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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese da estrutura metalorgânica ZIF-zni para aplicação no tratamento de efluentes oleosos
Autor: Tomaz, Patrícia Fernandes
Primeiro orientador: Rodrigues, Meiry Glaucia Freire
Primeiro membro da banca: Oliveira, Rodrigo José de
Segundo membro da banca: Barbosa, Tellys Lins Almeida
Resumo: Os descartes inadequados das águas oleosas residuais impactam o ambiente de forma drástica. Os óleos e graxas configuram-se como foco de estudos e pesquisas para minimizar as ações decorrentes deste descarte quando realizado no ambiente sem qualquer tipo de tratamento prévio. As emulsões óleo/água são misturas altamente estáveis de óleo em água e apresentando estabilidade, as mesmas permanecem por mais tempo no ambiente, impedindo a passagem de raios solares para os ambientes aquáticos diminuindo o nível de Oxigênio das águas. As estruturas metalorgânicas configuram-se como compostos híbridos que apresentam alto potencial em adsorção de óleo. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivos sintetizar a Estrutura Zeolítica Imidazolada de fase densa ZIF-zni e propor um mecanismo de síntese. Além disso, avaliar o potencial da ZIF-zni como adsorvente no processo de separação emulsão óleo/água. A ZIF-zni, polimorfa à ZIF-4, foi preparada utilizando método solvotérmico, em temperatura de 25 °C por 1 hora, com tempo de síntese de 30 minutos. O produto da síntese foi lavado com Álcool Metílico e seco a 60 °C por 24 horas. A ZIF-zni foi caracterizada por Difração de raios X (DRX), Microscopia eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia na região do Infravermelho (IR), Termogravimetria (TG) e Ângulo de Contato (AC). Foram realizados 19 experimentos em sistema de banho finito, a partir de um planejamento fatorial 2³ com triplicata no ponto central e duplicata nos demais pontos. As variáveis em estudo foram a concentração inicial da emulsão óleo/água (100, 200 e 300 mg.L-1), o tempo de contato entre o adsorvente e a emulsão (2, 4 e 6 horas) e a temperatura (30, 45 e 60 ºC). Por meio de curva de calibração previamente realizada e utilização de um espectrofotômetro, foi possível a análise das concentrações das emulsões e dos ensaios realizados. A partir desses resultados foram calculados a percentagem de remoção %Rem e a capacidade de remoção qeq em relação à emulsão óleo/água. A estrutura Zeolítica Imidazolada foi obtida com sucesso, apresentando picos bem definidos, configurando o material como cristalino. Por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura percebeu-se que a ZIF-zni obtida apresenta morfologia heterogênea em formato de bastonetes. A análise termogravimétrica possibilitou a comprovação da estabilidade térmica da ZIF-zni de 500 ºC. Por meio do Teste de Ângulo de contato foi possível a identificação que a ZIF-zni se configura como um material hidrofílico, tendo ângulo de contato igual a 82,51 º. Por meio da Análise de variância, foi possível a detecção dos principais fatores que influenciam nos resultados de percentagem de remoção e capacidade de adsorção, elaborando modelos que correspondem aos resultados obtidos em 98,90 % e 99,96 % respectivamente. Foi proposto um mecanismo de síntese da ZIF-zni. A presente pesquisa apresenta relevância no âmbito acadêmico por apresentar a primeira aplicação da ZIF-zni como adsorvente no processo de separação emulsão óleo/água.
Abstract: Improper disposal of waste oily waters drastically impacts the environment. Oils and greases are the focus of studies and research to minimize the actions resulting from this disposal when performed in the environment without any type of previous treatment. Oil/water emulsions are highly stable mixtures of oil in water and presenting stability, they remain longer in the environment, preventing the passage of sunlight to aquatic environments by decreasing the oxygen level of the waters. Metalorganic structures are configured as hybrid compounds that present high potential in oil adsorption. Within this context, this work aimed to synthesize the Zeolitic Imidazolate Framework of dense phase ZIF-zni and propose a synthesis mechanism. In addition, evaluate the potential of ZIF-zni as adsorbent in the oil/water emulsion separation process. ZIF-zni, polymorphized to ZIF-4, was prepared using solvetopmic method, at a temperature of 25 °C for 1 hour, with synthesis time of 30 minutes. The synthesis product was washed with Methyl Alcohol and dried at 60 °C for 24 hours. ZIF-zni was characterized by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Infrared Spectroscopy (IR), Thermogravimetry (TG) and Contact Angle (CA). 19 experiments were carried out in finite bathing system, based on a factorial planning 2³ with triplicate at the central point and duplicate in the other points. The variables under study were the initial concentration of the oil/water emulsion (100, 200 and 300 mg. L-1), the contact time between the adsorbent and the emulsion (2, 4 and 6 hours) and temperature (30, 45 and 60 ºC). Through a calibration curve previously performed and the use of a spectrophotometer, it was possible to analyze the concentrations of emulsions and the tests performed. From these results, the %Rem removal percentage and the qeq removal capacity in relation to the oil/water emulsion were calculated. The Zeolitic Imidazolate Framework was successfully obtained, presenting well-defined peaks, configuring the material as crystalline. Through Scanning Electron Microscopy, it was noticed that the ZIF-zni obtained presents heterogeneous rod-shaped morphology. The thermogravimetric analysis allowed the verification of the thermal stability of the ZIF zni of 500 ºC. Through the Contact Angle Test it was possible to identify that the ZIF zni is configured as a hydrophilic material, with a contact angle equal to 82.51 º. Through the Analysis of variance, it was possible to detect the main factors that influence the results of removal percentage and adsorption capacity, elaborating models that correspond to the results obtained in 98.90 % and 99.96% respectively. A synthesis mechanism for ZIF-zni has been proposed. This research has relevance in the academic scope by presenting the first application of ZIF-zni as adsorbent in the process of separation oil/water emulsion.
Palavras-chave: Estrutura Zeolítica Imidazolada
Remoção de óleo
Nanopartículas
Efluentes oleosos
Oil removal
Nanoparticles
Zeolitic Imidazolate Framework
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
Citação: TOMAZ, Patrícia Fernandes. Síntese da estrutura metalorgânica ZIF-zni para aplicação no tratamento de efluentes oleosos. 2020. 84f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4266
Data de defesa: 29-Out-2020
Aparece nas coleções:PPGQ - Dissertações

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